第五章 液固分离设备

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  ❖ 暗流过滤:指每个滤板的下方设有出液通道孔,若干块滤 板的出液孔连成一个出液通道,由止推板下方的出液孔相 连接的管道排出。适用于不宜暴露于空气中的滤液。

  筛析作用是指滤材像筛网一样将大于其孔径的颗粒截留在表 面的作用,也称膜过滤或机械过筛。滤材为薄膜状或薄层状,如 微孔滤膜、滤纸、超滤膜、反渗透膜等。

  ❖ 滤饼过滤是指固体堆积在滤材上并架桥形成滤饼层以拦 截颗的过滤方式,如图5-1所示。过滤时悬浮液置于过 滤介质的一侧,过滤介质常用多孔织物,其网孔尺寸未 必一定须小于被截留的颗粒直径。

  板框压滤机的操作是间歇的,每个操作循环由装合、 过滤、洗涤、卸渣、整理五个阶段组成。

  ❖ 待过滤的料液通过输料泵在一定的压力下,从后顶板 的进料孔进入到各个滤室,通过滤布,固体物被截留在滤 室中,并逐步形成滤饼;液体则通过板框上的出水孔排出 机外。

  过滤是在推动力(如重力、离心力等)作用下,使物料通过过滤 介质实现液固分离的过程。一般把多孔性材料称为过滤介质或滤材, 被过滤的混悬液称滤浆,通过滤材后得到的液体称滤液,被滤材截留 的物质称滤饼或滤渣,洗涤滤饼后得到的液体称洗涤液。 一、过滤机制及影响因素 (一)滤过机制 1.筛析作用

  浮液中,浸没角度约 90°~130°,由机械传 动装置带动其缓慢旋转。 将整个转鼓分成以下三 工作区:

  图5-7 真空转鼓过滤机工作原理示意图 1-转鼓;2-过滤室;3-分配阀;4-料液槽

  ❖ 图5-9是人工卸料三足式离心机的结构示意图。 底盘及装在底盘上的主轴、转鼓、机壳、电动机 及传动装置等组成离心机的机体,整个机体靠三 根摆悬挂在三个柱脚上,摆杆上、下端分别以球 形垫圈与柱脚和底盘铰接,摆杆上套有缓冲弹簧, 这种悬挂支承方式是三足式离心机的主要结构特 征,允许体机在水平方向作较大幅度摆动,使系 统自振频率远低于转鼓回转频率,由此减少不均 匀负荷对主轴和轴承的冲击,并使振动不至传到 基础上。

  掌握过滤分离 原理原理,了 解影响过滤速 度的因素,熟 悉常用过滤设 备的类型、结

  掌握离心沉降 分离的原理, 熟悉常见离心 设备的类型、 结构和操作过 程

  (二)影响因素 过滤效果主要根据过滤速度,把待过滤、含有 固体颗粒的悬浮液,倒进滤器的滤材上进行过滤, 不久在滤材上形成固体厚层即滤渣层。液体过滤 速度的阻力随着滤渣层的加厚而缓慢增加。

  ❖ 影响过滤速度的主要有因素有: 1、滤器面积 2、滤渣层和滤材的阻力 3、滤液的粘度 4、滤器两侧的压力差等

  ❖ 真空转鼓过滤机的主体是一水平转鼓,鼓壁 开孔,鼓面上铺以支承板和滤布,构成过滤面。 过滤面下的空间分成若干隔开的扇形滤室,各滤 室有导管与分配阀相通。转鼓为圆筒形,安装在 敞开口料池的上方,并在料池中有一定的浸没度。 转鼓主轴两端设有支承,可在驱动装置的带动下 旋转。转鼓每旋转一周,各滤室通过分配阀轮流 接通真空系统和压缩空气系统,顺序完成过滤﹑ 洗渣﹑吸干﹑卸渣和过滤介质(滤布)再生等操作。

  ❖ 适用:适于处理固体颗粒直径0.01~100微米、 固相浓度小于1%、轻相与重相的密度差大于 0.01千克/分米的难分离悬浮液或乳浊液,每小 时解决能力为0.1~4立方米。

  (1)机架 机架是压滤机的基础部件,两端是止推 板和压紧头,两侧的大梁将二者连接起来,大梁 用以支撑滤板、滤框和压紧板。

  ❖ 止推板:它与支座连接将压滤机的一端坐落在地 基上,厢式压滤机的止推板中间是进料孔,四个 角还有四个孔,上两角的孔是洗涤液或压榨气体 进口,下两角为出口(暗流结构还是滤液出口)

  离心力比重力大1000~20000倍,因此在不使用 过滤介质的情况下,离心沉降能使很细小的固体 沉淀下来。离心沉降设备有管式离心机、碟片式 离心机和卧式离心机等

  管式离心机是一种转鼓呈管状 的、分离因数极高的离心设备,它 的转鼓直径较小、长度较大,转速 高,用于处理难于分离的低浓度悬 浮液和乳浊液中的组分,主要使用在 于食品、化工、生物制品、中药制 品,血液制品、医药中间体等物料 的分离,其外形如图5-10所示。

  等传动机构在转鼓的下方,检修不方便,且液体有可能漏 入而使其腐蚀等。 ❖ 适用:可用于分离固体粒径从10µm至数毫米、含固量5%至 40%~50%的液固分离

  心机无孔转鼓或管子中进行悬浮液、乳浊液的分 离和固相浓缩、液相澄清的分离操作 ❖原理

  1、板框压滤机的结构 板框压滤机的结构如图5-4所示,主要由机架、压 紧机构和过滤机构三部分组成。

  图5-4 板框压滤机结构图 1-止推板;2-滤布;3-板框支座;4-压紧板;5-横梁

  ❖ 压紧板:用以压紧滤板滤框,两侧的滚轮用以支 撑压紧板在大梁的轨道上滚动。

  杆和固定螺母组成。压紧时,电动机正转,带动 减速器、齿轮,使丝杆在固定丝母中转动,推动 压紧板将滤板、滤框压紧。 ❖ 液压压紧:液压压紧机构的组成由液压站、油缸、 活塞、活塞杆以及活塞杆与压紧板连接的哈夫兰 卡片。

  ❖ 在过滤操作开始阶段,会有部分颗粒进入过滤介质网孔 中发生架桥现象,如图5-2,也有少量颗粒穿过介质而 混与滤液中。随着滤渣的逐步堆积,在介质上形成一个 滤渣层,称为滤饼。不断增厚的滤饼才是真正有效的过 滤介质,而穿过滤饼的液体则变为清净的滤液。

  3、板框压滤机的型号 国产板框式过滤机主要有BAS、BMS、BMY三种型号。 ❖ 第一个字母B表示板框式过滤机; ❖ 第二个字母A表示暗流式,M表示明流式; ❖ 第三个字母S表示手动压紧,Y表示液压压紧。 ❖ 型号后面的数字表示过滤面积(m²)/滤框尺寸(mm)-滤

  如图5-3所示。与滤饼过滤 不同,深层过滤时介质表面 无滤饼形成,过滤是在介质 内部进行的。由于颗粒尺寸 比介质孔道小,颗粒进入弯 曲细长孔道后容易被截留。 同时由于流体流过时所引起 的挤压和冲撞作用,颗粒紧 附在孔道的壁面上。常用的 滤材有砂滤棒、垂熔玻璃滤 器、板框压滤器等。

  一定的压力下由进料管经底部中 心轴进入鼓底,靠圆形挡板分散 于四周,在离心力场作用下,乳 浊液沿轴向向上流动的过程中, 被分层成轻重两液相。轻液位于 转筒的中央,呈螺旋形运转向上 移动,经分离头中心部位轻相液 口喷出,进入轻相液收集器从排

  过滤区:沉没在料液内的滤室与真空系统连通,料液中的固 体粒子被吸附在滤布的表明产生滤渣层,滤液被吸入鼓内 经导管和分配头排至滤液贮罐中。为了尽最大可能避免料液中固体物 的沉降,常在料槽中装置搅拌机。

  洗涤吸干区:转鼓从料液槽中转出后,洗涤液喷嘴将洗涤水 喷向滤渣层进行洗涤,在真空情况下残余水分被抽入鼓内, 引入到洗涤液贮罐。

  三足式离心机的优缺点: 优点: ❖ 结构相对比较简单,操作便捷; ❖ 对物料的适应能力强,可用于多种物料和工艺过程; ❖ 弹性悬挂支承结构,减少了振动使机械运行平稳; ❖ 4由于整个高速回转机构集中在封闭的壳体中,易于实现

  密封防爆。 缺点: ❖ 间歇操作,生产能力低;上面卸料,体力劳动繁重;轴承

  2.板框压滤机的优缺点 板框式过滤机的优点: ❖ ① 体积小,过滤面积大,单位过滤面积占地少 ❖ ② 对物料的适应能力强, ❖ ③ 过滤压力高,滤饼的含湿量较低。 ❖ ④ 滤饼过滤可得到澄清的滤液,固相回收率高 ❖ ⑤ 结构相对比较简单,操作容易,故障少,机器寿命长; ❖ ⑥ 滤布的检查、洗涤、更换较方便。 ❖ ⑦ 造价低、投资小。 板框压滤机的缺点: ❖ 间歇操作,板框压滤机每隔一段时间需要人工卸除滤饼,

  出管排出;重液靠近筒壁,经分 1-环状隔盘; 2-驱动轴;3-排液罩; 离头孔道喷出,进入重相液收集 4-重液出口5-轻液出口;6-轻相;

  过滤机构由许多块滤 板和滤框交替排列而成, 即按板-框-板-框……的 顺序叠加,板和框的结构 如图5-5所示,框中间空, 四角各有一孔,其中有一 个孔通向中间供滤液进入; 板中间下凹,四角也各有 一孔,其中一孔有凹槽与 中部联通供滤出液流出。

  是最早出现的液-固分离设备,应用转鼓高速回转所产生 的离心力使悬浮液或其他脱水物料中的固相与液相分离开来。 常见的三足式离心机有人工上部卸料、人工下部卸料和机械 下部卸料三足式离心机等

  卸渣及再生区:经过洗涤和脱水的滤渣层在压缩空气或蒸汽 的作用下与滤布脱离,随后由刮刀将其刮下。刮下滤渣的 滤布继续吹以压缩空气或蒸汽,使上面的残余固体物吹落, 滤布再生。

  1.常压过滤 常压过滤是利用滤浆本身的液位差产生的动力进行的过滤。 本法滤速慢,但压力稳定,如普通的玻璃漏斗过滤。

  2.加压过滤 加压过滤就是以输送滤浆的泵或压缩空气等所形成的压力 为动力进行的过滤。

  3.减压过滤 减压过滤是在过滤介质的一方抽真气以加大两侧的压力差 从而增加动力进行的过滤。

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